Um grupo de físicos da Alemanha e da Espanha relatou a descoberta de um método para controle altamente preciso da luz com
Cientistas criaram um chip equipado com minúsculosguias de ondas - “caminhos condutores” para quanta de luz, guias de ondas. Eles são cerca de 30 vezes mais finos que um fio de cabelo humano. A fonte de luz eram pontos quânticos embutidos no chip.
Esses pontos quânticos são ilhasalguns nanômetros de tamanho dentro de guias de onda que emitem luz na forma de fótons individuais. Pontos quânticos são embutidos em nosso chip e não precisamos primeiro gerar fótons individuais com outra fonte e acoplá-los a guias de onda.
Hubert Krenner, professor de física experimental na Wilhelm University of Westphalia e coautor do estudo
Quando o dispositivo está operando, o laser focadoO feixe usa um ponto quântico para gerar fótons únicos em um guia de ondas fotônico fabricado em um filme monocristalino de arsenieto de gálio (GaAs) e arsenieto de gálio e alumínio (Al0.2Ga0.8As). Dois eletrodos pente geram ondas nanosônicas, causando distorção da rede cristalina do guia de ondas. O transdutor esquerdo produz uma onda sonora que ajusta a cor dos fótons emitidos em frequências gigahertz. O transdutor acústico direito gera outra onda nanossônica, que separa os fótons por cor.
Esquema do dispositivo (a), geração de fótons individuais(b), acionando fótons individuais (c) e medindo o estado girado da superposição coletando e detectando sinais de saída (d). Imagem: Dominik D. Bühler e outros, Nature Communications
Os pesquisadores observam que em uma série de experimentoseles foram capazes de gerar fótons individuais em um chip do tamanho de uma unha do polegar e então usar ondas sonoras para controlá-los com uma precisão nunca antes possível. Mecanismos semelhantes já foram usados para a "radiação laser clássica", mas pela primeira vez eles foram usados para controlar quanta de luz individuais, acrescentam os cientistas.
Ilustração artística de um chip.Um feixe de laser focado (esquerda, azul) usa um ponto quântico para gerar fótons individuais em um guia de onda fotônico (vermelho) fabricado a partir de um filme de cristal único de arsenieto de gálio (GaAs) e arsenieto de gálio e alumínio (Al0.2Ga0.8As). Dois eletrodos de pente geram ondas nanossônicas que distorcem a rede cristalina dos guias de onda. O transdutor esquerdo produz uma onda sonora que ajusta a cor dos fótons emitidos em frequências de gigahertz. Os dois guias de onda são conectados em dois pontos por acopladores de interferência multimodo (MMI). O transdutor sônico certo gera outra onda nanossônica que separa os fótons por cor. Imagem: Dominik D. Bühler, Westfälische Wilhelms-Universität Münster
As ondas luminosas e sonoras sãobase tecnológica da comunicação moderna. Fibras ópticas baseadas em radiação laser garantem o funcionamento de redes globais. E os chips de ondas nanossônicas são usados para transferir dados sem fio em frequências de gigahertz entre smartphones, tablets ou laptops.
Os cientistas acreditam que os resultados do trabalho revelamo caminho para as tecnologias quânticas híbridas, pois combinam três sistemas diferentes: fontes quânticas de luz na forma de pontos quânticos, quanta de luz gerada e fônons, partículas quânticas de uma onda sonora. Os físicos continuam trabalhando na expansão das capacidades do chip. Por exemplo, ele poderá classificar vários fótons de cores diferentes entre quatro ou mais saídas.
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